预应力悬灌梁跨冬季间断施工变形分析.doc

预应力悬灌梁跨冬季间断施工变形分析王汉敬(中铁十四局集团青岛工程分公司 青岛)摘 要：在我国西北地区，进行悬灌梁施工要跨过漫长的冬季，悬灌梁在未合拢之前，处于一种悬臂状态，间断施工期间，处于悬臂状态的梁会产生变形；变形的趋势如何，变形值有多大，是否会对梁体产生不利的影响？本文通过详细的观测数据，得出了结论，对类似情况下的施工具有一定的参考价值。关键词：桥梁工程；悬灌梁；间断施工；变形3 / 30 前 言在我国西北广大地区，冰冻来临时间早，结束时间晚，冬季气候寒冷，砼有效施工时间短，在这些地区组织冬季施工，除小体积砼有条件采取蒸汽养生施工外，象预应力悬灌梁砼采用常规的保温法或综合蓄热法等措施施工，很难达到砼渡过抗冻期的条件，质量难以保证，这就造成了悬灌梁跨冬季施工。当年建好的块件需要在寒冬中处于悬臂状态长时间放置，所以在我国北方地区以前悬灌法施工较少采用。目前，随着悬灌技术在北方地区的推广使用，这一问题日益突出。1 工程概况在山西朔州地区新原高速公路白草口1号特大桥及小沟特大桥施工时，就遇到这一问题。这两座桥均为大跨度（跨度100m）预应力连续刚构，采用悬灌法施工。该地区11月份进入冰冻期，到第2年3月底才解冻，冬季间隔期5个月。那么，间断施工期间，悬臂梁浇到哪一节块合适？等待期间悬臂状态的梁变形趋势和变形值有多大？会不会对梁体有较大影响？为此笔者曾翻阅了大量的资料，咨询了一些科研机构，都没有得到类似的工程经验和相关的观测数据可借鉴。2 变形观测针对这种情况，交通部和山西交通科研所的部分专家提出悬灌梁不易超过5号块，以避免悬臂端过长，砼的收缩和徐变造成变形过大。同时建议，因无实际的数据可参考，应对该桥几个墩的变形情况进行定期观测，积累数据。用实际测量结果来验证这个问题，并为以后同类桥梁施工积累数据和经验。为此，成立了冬季观测小组，选定已施工5号块的白草口1号特大桥6#墩左幅3个T构作为观测对象，将观测结果进行了分析和对比。2.1观测前我们先用ASCB计算软件对砼的收缩、徐变进行计算，提前预估变形值，以防出现较大变形值，影响桥梁的线型和受力状态及后期合拢。计算结果表明在等待150天后，由收缩徐变引起的竖向位移将向上抬起2.9mm(5号块件)，这一变形值对桥梁的影响是较小的。实际情况需要观测来验证。2.2观测过程观测点用钢筋设置在悬灌梁面板上，每一T构在0号块到5号块块件接头处均布设，用红色油漆标识。观测仪器采用0.1mm高精度精密水准仪，水准点布设在已建成的桥台上；观测时每月观测一次，每次观测三组数据取平均值。为了避开白天因太阳直射，梁板上下面温度变化不均匀引起的梁体变形而影响观测数据的准确性，观测时间选在天刚亮，但太阳未出之前进行，观测结果如下。最后一次观测数据的平均值单位：mm 表1 断面编号白草口1号特大桥6#左幅小沟特大桥2#右幅小沟特大桥2#右幅5块5.275.034.144块3.672.393.723块2.431.302.22块0.970.860.881块0.730.260.170 块0-0.0201 块0.20.020.432 块0.540.091.023 块2.011.842.284 块3.212.974.015 块4.763.925.72图1 最后一次观测数据分布图（平均值） 白草口1号特大桥0#墩左幅各时期观测结果单位：mm 表2断面编号2002年12月16日观测值2003年11月16日观测值2003年2月15日观测值2003年3月16日观测值5块6.806.405.405.274块5.104.703.513.673块3.403.102.602.432块1.702.001.010.971块0.731.000.840.730 块0.000.000.000.001 块0.620.400.300.202 块1.200.900.650.543 块2.802.702.122.014 块4.603.903.403.215 块5.705.504.964.76图2 白草口1号特大桥0#墩左幅各时期观测结果分布图3 数据分析3.1变形随悬灌长度的增长而增大梁体悬臂放置，受顶板负弯矩预应力和梁体自重力共同作用，而已张拉的负弯矩钢束均在主箱梁各块件截面的中性轴以上，由此力引起砼徐变效应向上。同时，梁体受自重作用，使梁体产生向下徐变的趋向，由三个T构最后一次的观测数据可以看出，梁体变形曲线呈近似抛物线形向上弯起，最大变形5.72mm。因此，预应力作用所产生的变形起了主导作用。观测数据表明，从0号块向两端变形值越来越大，由此推断，随着悬灌节块的增加，施工预应力钢束的增多，悬灌长度的增长，变形值也进一步增大，而且,超过4号块（悬臂长度20m左右）后，变形值增大较快。3.2变形随时间的延长而变小从白草口1号特大桥6#墩左幅各时间观测数据看，第一个月变形值较大，随着时间的延长，变形值有慢慢变小的趋势。分析认为，砼浇注完毕后，初期收缩和徐变较快，一个月之后，变形值较慢，变形不太明显。此时，在钢绞线松弛作用和梁体自重作用影响下，梁体会回落一定值，造成了后期梁变形值的缩小。同时，观测数据显示，最后两个月的观测值基本稳定，这是由于随着时间的增长和气温的下降及砼强度的增长，砼内部化学变化也处于极微弱状态，砼的收缩和徐变变化较小，由此引起的预应力损失也相应减小，这对主箱箱预应力的储备是有益的。4 结 语悬灌梁长时间间断施工，施工到5号块（悬臂总长25m左右），梁体以负弯矩钢束预应力引起的变形为主导。前期变形较大，1个月后变形值较小，趋于稳定，并有减小趋势，总变形值不大，不会对施工造成较大影响。随着节块的增长，施加预应力的钢束增多，悬臂长度增加，梁体变形值会形成增大趋势。因此，跨冬季长时间间隔施工，节段长